Quieres sumergirte en el mundo de la audiofilia y al instante te bombardean con términos que no conoces. ¡Oye, nos pasa a todos! Lo mejor que puedes hacer es empezar poco a poco y mojarte los dedos de los pies con algunos de los conceptos básicos. En su camino hacia convertirse en un audiófilo, se encontrará con estos términos con frecuencia: frecuencia de muestreo, profundidad de bits y velocidad de bits. ¿Qué significan y por qué deberías conocerlos? ¡Vamos a sumergirnos!
Antes de partir, la vida de audiófilo puede agotar nuestra billetera en un abrir y cerrar de ojos. En primer lugar, una sencilla audio La configuración puede consistir en un preamplificador, un amplificador, un DAC, un transmisor y, a veces, más. Parece que necesitas un montón de dispositivos y ¡pueden ser bastante caros! Sin embargo, no dejes que eso te asuste. Ser un audiófilo no se trata de pagar 3.500 dólares por un equipo sofisticado.
Tenemos una guía para leer antes que usted. pagar una tonelada de dinero por dispositivos de audio caros. Le informa sobre algunas cosas que debe saber antes de pasar su tarjeta. Asegúrate de comprobarlo.
¿Qué es la frecuencia de muestreo?
Ser un audiófilo significa prestar atención a más números aparentemente aleatorios en las cajas de equipos de audio y en los sitios web. Entre estos números, probablemente hayas notado números como 44,1 kHz, 48 kHz, 96 kHz y 192 kHz. estos se llaman Frecuencias de muestreo. Este término es bastante sencillo de entender si piensa en un archivo de audio como una imagen.
Cuando una cámara digital toma una fotografía, la luz incide sobre el sensor de la cámara durante una fracción de segundo. El sensor divide la luz en pequeños paquetes de datos y cada paquete es diferente. Estos pequeños paquetes de datos se conocen mejor como píxeles. El número de píxeles por pulgada cuadrada de una imagen se llama resolución.
Bueno, piense en la frecuencia de muestreo como la resolución de un archivo de audio. Las ondas sonoras se dividen en pequeños paquetes y cada uno tiene sus propios datos únicos. Sólo que estos paquetes se denominan Muestras. Las reglas de píxeles y muestras son similares. Cuantos más píxeles haya en una pulgada cuadrada, mayor será la resolución y más nítida la imagen. Bueno, cuantas más muestras se apiñan en un segundo, mayor será la frecuencia de muestreo y más nítido será el audio.
Cuando grabas audio, tu micrófono convierte las ondas sonoras en una señal eléctrica. Esa señal viaja al ADC (Convertidor analógico a digital) de su dispositivo, que es lo opuesto a un DAC (Convertidor digital a analógico). El ADC toma muestras de esa señal eléctrica y luego la convierte en una secuencia de unos y ceros. Luego se convierten en su archivo de audio.
Frecuencias de muestreo estándar
Existen diferentes frecuencias de muestreo estándar y se enumeran arriba. A menudo has visto 44,1 kHz, esto es lo que se utiliza en “música con calidad de CD”. Significa que cada segundo de audio se ha dividido en 44.100 muestras. 44,1 kHz es una frecuencia de muestreo bastante estándar en la industria del audio. Piense en ello como el equivalente de audio de 1080p. Es bastante nítido para el oyente promedio y gran parte de la música que escuchas tiene frecuencia de muestreo. Si escuchas archivos MP3, lo más probable es que estés escuchando música con esta frecuencia de muestreo.
A continuación, están los 48 kHz, ligeramente más altos. Al igual que 44,1 kHz, 48 kHz es bastante estándar en todos los ámbitos. Es una frecuencia de muestreo ligeramente más alta, lo que significa que el audio sonará un poco más claro. 48kHZ es otro estándar que utiliza la mayor parte de la industria. Cuando los compositores e ingenieros de audio hacen música, quieren asegurarse de no sobrecargar demasiado sus computadoras. El uso de frecuencias de muestreo más altas supone una mayor carga para el procesador de la computadora, por lo que algunas personas se apegan a 44,1 kHz y 48 kHz.
Además, si es usuario de Android, debería estar familiarizado con esta frecuencia de muestreo. El sistema convierte todo automáticamente a una frecuencia de muestreo de 48 kHz, a diferencia de los iPhone, que alcanzan un máximo de 192 kHz. Incluso si el audio tiene una frecuencia de muestreo más alta, como 96 kHz, el sistema lo reducirá a 48 kHz. Sólo hay unas pocas aplicaciones que superan esta limitación, como Tidal y QOBUZ.
El siguiente estándar es 96 kHz. Tiene el doble de velocidad que 48 kHz, por lo que es el doble de nítido. Verás que algunos de los equipos de audio de mayor calidad pueden enviar audio a esa frecuencia de muestreo. Si eres un audiófilo, es probable que notes la diferencia entre 96 kHz y otras frecuencias de muestreo.
Por último, tenemos 192 kHz. Nuevamente, es el doble que 96 kHz y realmente no encontrarás música grabada con una frecuencia de muestreo más alta. Esto es para personas que desean la frecuencia de muestreo más alta que la industria puede ofrecer.
¿Por qué es especial 44,1 kHz?
De todas las frecuencias de muestreo estándar, 44,1 kHz parece sobresalir. No es divisible por 48 y es el único que tiene punto decimal. Entonces, ¿por qué es el estándar de calidad de CD definitivo? Bueno, todo tiene que ver con el teorema de Nyquist-Shannon. Ahora, profundizar demasiado en esto lo convertiría en un ensayo universitario completo, por lo que lo mantendremos básico.
El teorema de Nyquist-Shannon establece que, para que una señal pueda reconstruirse con precisión, debe muestrearse al menos al doble de su frecuencia más alta. El teorema no sólo se aplica al audio, pero no nos adentremos demasiado en el bosque con este.
El oído humano puede escuchar tonos de hasta 20 kHz (20 000 Hz). Según el teorema de Nyquist-Shannon, para reconstruir adecuadamente un sonido para el oído humano, ese sonido debe muestrearse a una velocidad dos veces mayor que la frecuencia más alta que un humano puede escuchar. Dado que el oído humano puede oír hasta 20.000 Hz, el sonido debe muestrearse al menos a 40 kHz (40.000 Hz).
Si es inferior a eso, el oído humano podrá percibir la degradación de la calidad. Hay frecuencias de muestreo por debajo de 44,1 kHz, como 36 kHz, 24 Hz, etc. Obviamente, no querrás escuchar música con esas frecuencias de muestreo.
En cuanto a por qué el estándar es 44,1 kHz y no 40 kHz, existen varias teorías y explicaciones que intentan explicarlo. Sin embargo, ninguno de ellos parece encontrar una explicación sólida.
¿Qué es la profundidad de bits?
La mayor parte del tiempo, cuando ves una frecuencia de muestreo, va acompañada de otro número. Normalmente verá números como 16 bits, 24 bits y 32 bits. Este número es el Profundidad de bitsy la gente suele confundir este número con la tasa de bits. Sin embargo, estos números son completamente diferentes.
La gente también combina la profundidad de bits y la frecuencia de muestreo, diciendo que una mayor profundidad de bits conduce a un audio de mayor resolución. Si bien eso no es técnicamente cierto, una mayor profundidad de bits produce un mejor sonido. ¿Porqué es eso?
Echemos un vistazo al ADC (convertidor analógico a digital). Como puedes imaginar, el ADC toma muestras de una onda de audio y convierte cada una de ellas en una señal digital. Cada muestra representa una parte de la onda sonora y es distinta de otras muestras. La cuestión es que la calidad del ADC dicta la precisión de cada muestra.
Ejemplo simplificado
Entonces, una buena manera de abordar la profundidad de bits es mirar un ejemplo simplificado. Usaremos una onda de sonido simple, una frecuencia de muestreo de solo 16 Hz, un ACD con solo cuatro clavijas (dos en cada lado, por lo que este es un ADC de 2 bits) y un ADC con ocho clavijas (cuatro en cada lado). .
Como nota al margen, la cantidad de puntas en cada lado no siempre determina la profundidad de la broca. Diferentes fabricantes desarrollaron diferentes tipos de ADC con diferentes números de puntas a medida que aumenta la profundidad de las brocas. Sin embargo, por el bien de este artículo, mantendremos las cosas simples y haremos que la cantidad de bits corresponda a las puntas.
Mirando el gráfico a continuación, el eje X es la frecuencia de muestreo y el eje Y es el bit. Vemos la onda simple representada en el gráfico. Notarás que esta señal de 2 bits tiene cuatro líneas en el eje X. Explicaremos por qué en un momento.
Mire el gráfico n.° 2 y observe que hay puntos que trazan la forma aproximada de la onda. Cada punto se encuentra donde la onda intersecta el eje X y el eje Y. Si la onda no aterriza exactamente en una intersección, el punto se colocará en la intersección más cercana a la onda.
Los gráficos 3 y 4 dibujarán una línea entre los puntos. ¿Notas cómo, debido a que el espacio entre los bits es tan enorme, resulta difícil graficar correctamente la onda? No estamos viendo una representación adecuada de la ola. ¿Por qué es así?
Bueno, echemos un vistazo a un gráfico de nuestro ADC. Vemos que el chip sólo tiene dos puntas. Como se indicó anteriormente, el micrófono convierte las ondas de audio en una señal eléctrica y esa señal viaja al ADC para dividirse en muestras. Cada muestra será una secuencia de hasta dos dígitos binarios (1 y 0) porque solo hay dos puntas.
Digamos, por ejemplo, que la primera muestra será 10, la segunda será 01, y así sucesivamente. Hay cuatro secuencias posibles diferentes que puede producir un ADC de 2 bits (11, 00, 10 y 01). Por eso hay cuatro líneas en el eje X.
A medida que aumenta la profundidad de bits, también aumenta el número de dígitos binarios posibles. Un 4-ADC podría producir 16 combinaciones diferentes porque cada secuencia puede tener hasta cuatro dígitos (0000, 0001, 0011…). Un ADC de 8 bits puede producir 256 combinaciones. Para encontrar el número de combinaciones posibles, simplemente toma 2 y elévalo a la potencia de la profundidad de bits. Entonces 2² = 4, 2⁴ = 16, 2⁸ = 256, y así sucesivamente.
Ahora, veamos un ADC de 4 bits.
El eje X será más denso. Esto significa que los puntos podrán trazar la onda con mayor fidelidad. Un ACD de 4 bits todavía tiene algunos problemas para trazar la onda, pero se puede ver que el gráfico es un poco más fiel.
De manera realista, nadie grabaría una canción con un ACD de 4 bits o incluso de 8 bits. El mínimo de la industria es audio de 16 bits. Un ADC de 16 bits puede producir hasta 65.536 combinaciones, lo que sería bastante difícil de representar en un gráfico. Sin embargo, un gráfico como ese podría representar adecuadamente la onda. También debemos tener en cuenta que la frecuencia de muestreo sería mucho mayor en un ADC profesional.
¿Cómo afecta la profundidad de bits al audio?
Como puedes imaginar, un ADC de 2 bits no puede reproducir correctamente la señal porque tiene que redondearla constantemente hacia arriba o hacia abajo. Esto se llama Cuantización. Cuanto más extrema sea la cuantización, más ruido se obtendrá en la señal. La amplitud de la señal sigue aterrizando ligeramente por encima y por debajo de la onda real. Esto provoca fragmentos de ruido aleatorios. A medida que se reproduce el audio, escuchas que estos fragmentos aleatorios de audio se acumulan y se convierten en ruido blanco.
Puede que esta no sea una comparación 1 a 1, pero piense en el ruido digital en un vídeo. Ves pequeños trozos de color a lo largo del vídeo que aparecen y desaparecen. Puede ser similar al ruido blanco en un archivo de audio.
¿Qué es la tasa de bits?
Como se indicó anteriormente, la gente suele confundir la profundidad de bits y la velocidad de bits. En realidad, la tasa de bits es un poco más fácil de explicar; no requiere tantos gráficos; en realidad es solo una ecuación.
Para obtener la velocidad de bits, se toma la frecuencia de muestreo y se multiplica por la profundidad de bits. Luego tomas ese producto y lo multiplicas por la cantidad de canales de audio (normalmente 2). Por último, toma ese número grande y divídelo por 1000.
Entonces, tomemos un ejemplo típico: 16 bits/44,1 kHz. En primer lugar, no multiplique 16 por 44,1. Dado que 44,1 kHz equivale a 44.100 muestras en un segundo, debes multiplicar 16 por 44.100. (44.100 × 16 = 705.600).
Toma ese número y multiplícalo por 2 ya que tu audio tiene dos canales. (705.600 × 2 = 1.411.200).
El número grande que obtienes es el número de bits por segundo. Para obtener un número más claro, divídalo por 1000 y obtendrá la cantidad de kilobits por segundo. (1.411.200 ÷ 1.000 = 1.411,2). Entonces, la velocidad de bits es 1.411,2 kbps. Es posible que veas eso cuando miras las especificaciones de audio de un CD o de una canción con calidad de CD.
Otras velocidades de bits típicas que verá son 128 kbps, 196 kbps y 320 kbps. Con mayor profundidad de bits y frecuencias de muestreo, obtendrá velocidades de bits más altas.
Esté atento a estos términos
Lo mejor que puedes hacer es familiarizarte con la jerga. Convertirse en un audiófilo puede ser un proceso bastante caro y complicado. Sin embargo, conocer estos términos puede ser de gran ayuda. Por ejemplo, si está buscando un par de bluetooth auriculares/earbuds, querrás saber con qué códecs son compatibles. Códecs como el aptX HD de Qualcomm alcanzan un máximo de 24 bits/48 kHz. Si desea una experiencia auditiva de mayor calidad, querrá obtener un par que sea compatible con ese códec en lugar de un códec con un límite de 16 bits/44,1 kHz.
Además, ¿sabías que Android tiene un límite ¿Eso evita que la calidad del audio supere los 48 kHz? Es importante saberlo si eres usuario de Android. Por último, ¿estás pensando en montar una configuración de audio? Bueno, querrás conocer las especificaciones de tu DAC, amplificador, preamplificador y otros dispositivos, y la frecuencia de muestreo, la profundidad de bits y la velocidad de bits se encuentran entre esas especificaciones.
Saber más sobre el audio que llega a tus oídos es el primer paso en tu viaje para convertirte en un audiófilo.
Fuente: Android Headlines